鉆石的寶石資源地質學概論

吳定

摘 要：鉆石被稱為“寶石之王”，是公認的最珍貴的寶石。從古至今，鉆石都象征著權力、地位、威嚴和純潔無暇。文章主要介紹了鉆石的結晶學性質、物理化學特征、礦床成因以及鉆石的切割和加工技法，并從寶石的“4C”評價標準對鉆石進行了評價。

關鍵詞：鉆石；基本特征；礦床成因；切割；加工技法；評價；寶石資源地質學

中圖分類號：F407.1 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）21-0190-02

1 鉆石概述

鉆石的礦物學名稱是金剛石，英文名為Diamond。來源于古希臘語Adamant，意指“不可征服”。鉆石由單元素——碳組成，莫氏硬度為10，是世界上最堅硬的天然礦物。閃耀著璀璨的金剛光澤。鉆石折射率大、色散強，入射的白光由于折射能呈現晶瑩似火的寶光效應。鉆石還是美國、加拿大和澳大利亞等多個國家的四月生辰石，象征著忠誠、天真和純潔無暇。同時也是結婚六十周年的紀念寶石。

2 鉆石的基本特征

2.1 結晶學性質。鉆石的結晶習性主要有立方體、八面體和菱形十二面體以及由這幾種結晶單形組成的聚形。而自然界出現的鉆石基本以單晶的形式產出，呈圓粒狀或者碎粒狀。單形表面常常由于熔蝕而形成蝕像，比如鉆石的八面體單形晶面常出現倒三角形熔蝕坑。鉆石晶體的表面由于八面體解理常具有明顯的解理紋。

2.2 化學成分。鉆石的化學成分主要為C，質量分數達到99.95%；還含有微量元素（B、N、H、Si、Ca、Mn、Mg、Ti、Cr、S）、稀有元素和惰性氣體等約五十多種。鉆石的類型、顏色和性質由這些微量元素所決定。首先，根據鉆石中是否含有氮元素將鉆石分為兩類：含有氮元素的稱為I型，沒有氮元素或者含量微弱（<0.001%）者稱為II型。I型又根據氮元素的存在形式分為Ia型和Ib型，氮元素的存在增強了金剛石的導電性、硬度以及導熱性。自然界中產出的金剛石有98%都是Ia型。II型金剛石又根據是否含有硼元素進一步分為IIa型和IIb型兩種。含有硼元素的金剛石往往呈現天藍色，并具有半導體性能。這是天然鉆石中唯一能夠導電的一種類型，可以根據這種性能鑒定鉆石。

2.3 物理性質。純凈的鉆石通常無色透明，但由于微量元素的存在，顏色變化較大，甚至出現綠色、紅色和藍色。由于包裹體、晶格缺陷和裂隙的存在，鉆石呈現半透明甚至不透明。正常情況下，鉆石在偏光鏡下為全消光，但是由于晶格畸變的影響常常會顯示異常消光。鉆石的折射率在2.417與2.419之間，在天然的無色礦物中，鉆石的折射率最大，因此，拋光良好的鉆石具有很強的亮度。

在天然無色透明的礦物中，鉆石擁有最大的色散值（0.044），因此，切磨之后的鉆石具有強烈的火彩。鉆石的發光性在顏色及強度上有較大的變化，90%以上的鉆石呈現藍-白色熒光（可作為熒光選礦的基礎），少數有粉色、黃色和黃綠色的熒光。鉆石有平行{111}方向的八面體解理。鉆石是自然界中最硬的天然物質，莫氏硬度是10，但絕對硬度是剛玉的150多倍，是石英的1000倍左右，不同產地的鉆石硬度略微有些變化，沒有熒光的鉆石硬度最高，黃色熒光者居中，藍白色熒光者最低。

鉆石的熱膨脹性非常低，即使溫度急劇變化（真空條件下），沒有裂隙的純凈鉆石也不會產生任何變化。鉆石的熱傳導率是所有非金屬礦物中最高的（870～2010w/（m·k）），利用這個性質，鉆石可制作熱導儀或作為工業器件散熱片的原材料。除了少部分天然藍色鉆石（IIb型）外，鉆石一般是絕緣體。此外，鉆石表面具有較強的親油性，這個特性常用于鉆石鑒定和油選選礦（將金剛石從礫石中分離）。

3 鉆石的礦床成因及產地

3.1 礦床成因。金剛石的礦床成因可分為原生成因和次生成因。在目前的研究程度下，只有產于鉀鎂煌斑巖和金伯利巖的金剛石以及兩種類型巖石形成的次生砂巖中的金剛石才可能達到寶石級別。鉀鎂煌斑巖和金伯利巖原生礦遭受風化、剝蝕，在河流、冰川等營力的搬運作用下，低硬度礦物和質量較差的鉆石破碎，留下的為高硬度礦物和高質量的鉆石，在海岸地帶沉積下來形成沖擊砂礦床。因此，砂礦中的金剛石質量往往要優于原生礦中的金剛石，而且大量的原生礦都是通過追溯金剛石砂礦而發現的。

3.2 產地。金剛石最早發現于印度和巴西，世界上產鉆石的國家主要有南非、博茨瓦納、俄羅斯、塞拉利昂、納米比亞、澳大利亞、扎伊爾等二十幾個國家，主要集中于非洲。其中，最豐富的原生礦產自南非，澳大利亞是最大的鉆石生產國，最優質的鉆石則產于塞拉利昂。

4 鉆石的切割與加工技法

鉆石的4C評價標準中，顏色（color）、克拉重量（carat）和凈度（clarity）是天然形成的，唯獨切工（cut）受人為的影響。因此，鉆石切工的好壞直接影響著鉆石的價值。

4.1 飾品類型。按存在的表現形式分兩類：獨鉆鑲嵌和組合鑲嵌。獨鉆鑲嵌是鉆石作為唯一一種寶石出現在飾品中。而組合鑲嵌是鉆石作為旁石與其他品種寶石組合鑲嵌在飾品中。

4.2 切割形狀。切工對鉆石尤其重要，只有經過精心打磨的鉆石才能成為一件璀璨的工藝品。鉆石的切割形狀主要有標準圓明亮形、橢圓形、公主方形、祖母綠形、心形、梨形、馬眼形、三角形和輻射形。

4.3 加工技法。鉆石只有經過精心設計、巧妙拋磨才能成為光彩奪目的優質品。鉆石加工的首要原則就是盡量保持最大的克拉重量、減少瑕疵——價值第一原則。鉆石加工的工藝流程主要分為四個步驟：設計、分割、車鉆和磨鉆。但并不是所有的鉆坯都要經過這四個流程，不同形態、不同質量的鉆坯加工工序有可能不同。然而，無論什么形態的鉆坯，設計和拋磨這兩道工序必不可少。（1）設計。鉆石設計的基本原則是使鉆石價值最大化。經驗豐富的設計師綜合考慮鉆石的形態、克拉重量、凈度和包裹體等因素后，預期分析鉆石成品的價值。劃線員按規則用印第安墨水和規定的符號在鉆坯表面標記劈和鋸的位置。（2）分割。由于某些原因，鉆坯往往需要進行分割，即按照設計工序中標記的位置進行劈割。劈割鉆石是為了提高鉆坯的有效利用率。有明顯解理破裂面的鉆石晶體或者形態不規則的鉆坯往往需要進行劈鉆。（3）車鉆。用車刀對分割過的鉆坯進行成型處理的工序稱為車鉆。車鉆目的是確定成品鉆石的形狀。車鉆在鉆石的加工工藝流程中十分重要，是實現鉆石設計的工序之一。車鉆時需要考慮鉆石的冠高、底尖對稱和臺面等因素，從而保證成型的鉆石克拉質量最大。（4）磨鉆。磨鉆工序是整個加工流程中最繁瑣的工序。磨鉆工序可分為兩個步驟：研磨和拋光。研磨是在成型處理過的鉆坯基礎上按照一定的規律研磨出一系列刻面；拋光是去除研磨留下的痕跡，使鉆石的刻面閃亮如鏡。

4.4 鑲嵌方式。一顆經過設計、分割、車鉆和磨鉆工序的鉆石必須要配以最適宜的鑲嵌方式才能表現出鉆石飾品最璀璨的一面。常用的鑲嵌方式有爪鑲法、包邊鑲法、藏鑲法、壁鑲法、密釘鑲法、隱形鑲法和起釘鑲法。其中，爪鑲法是最經典、最常見的一種技法。包邊鑲法很顯大氣，有安全感。金屬圍邊易令人產生鉆石大的錯覺，因此所鑲鉆石以中小鉆石為主。藏鑲法的優點是穩固和持久，適用于結婚戒指。壁鑲法是在金屬軌道中連續鑲嵌多顆相同粒徑的鉆石，群鑲戒指經常使用此技法。密釘鑲法指密集式地排列碎鉆，胸針或者耳釘飾品常用此技法。隱形鑲法指在金屬榫槽內緊密地排列鉆石，從飾品的表面看不到任何固定的金屬或爪子。起釘鑲法主要用于小粒鉆石作為旁石的豪華鉆戒款式上，這種技法對工藝要求較高。

5 鉆石的評價

鉆石的評價一般受顏色（colour）、凈度（clarity）、克拉重量（carat weight）和切工（cut）的影響，即4C標準。鉆石最常見的顏色為無色至淺黃色，而色調鮮艷的彩鉆極其稀少，因此彩鉆價值連城。凈度是衡量鉆石晶體內部包裹體、裂隙等瑕疵多寡的量度，鉆石的凈度取決于鉆石內含物的數量以及大小。一般凈度越高者價值越高。自然界中，克拉重量越大的鉆石越稀少，因此鉆石的價值與克拉重量之間并非是簡單的線性關系。鉆石的顏色、凈度和克拉重量天然形成，但切工卻是鉆石的第二次誕生。鉆石切工的好壞取決于兩個因素：比率和對稱。只有琢磨鉆石刻面時嚴格要求比率和切割的對稱性，才能讓鉆石的美麗生命得到重生。

6 結論與認識

寶石之王——鉆石代表著純潔無暇、權力與地位。人人都渴望擁有一顆獨特的鉆石，但寶石級別的的金剛石又是十分稀少，需要經歷漫長的地質作用才能形成。正是因為鉆石的各種性質和罕見性，它才作為一種寶石而頗受青睞。鉆石原石并不像人們所見到的鉆戒一般如此閃耀，必須經過切割與加工工序后才能成為我們一件優質品。

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